郭鸿峰
（大唐国际北京高井热电厂）
摘要：本文介绍了大唐国际北京高井热电厂#3、#4机组DCS改造工程的概况，并对工程实施过程中出现的问题进行了分析，在此基础上对DCS系统在提高电厂自动化水平方面的作用和改造中的应用与经验进行了一些探讨。
关键词：DCS 改造 工程 经验
1 引言
集散控制系统(Distributed Control System)又名分布式控制系统，是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种控制技术，是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通讯网络技术、CRT技术、图形显示技术及人机接口技术相互渗透发展而产生的。近年来，随着计算机工业的快速发展，DCS系统的设计思想也不断进步，目前我们所应用的DCS系统由控制站、操作站和通信网络三大部分组成。
在现代大型工业企业中，由于设备大型化、工艺流程连续性要求高、要控制的工艺参数增多，而且条件苛刻，要求显示操作集中等，使已经普及的电动单元组合仪表不能完全满足要求，因此，在生产控制过程中应用DCS系统已经成为目前工业企业控制方案设计中的主要潮流。
北京高井热电厂隶属于大唐国际发电股份有限公司，总装机容量600MW，共有6台100MW汽轮发电机组，自1961年第一台机组投产至今，运行已近四十五年。高井热电厂是我国最早实现机组单元式集控运行的发电厂，目前在装的现场测量元件和控制设备大部分技术已经十分陈旧，自动化水平比较低。虽然经历了数次改造，但基本上仅限于部分设备的更新式改造，原有功能和运行方式没有过多变化。为了适应目前电力市场形势的要求，实现减员增效、降低发电成本、提高劳动生产率的目标，通过DCS技术改造全面提高机组的自动化水平、优化资源的合理配置就成了关系到企业发展的迫切要求。2003年至2004年，利用两次机组大修的机会，高井热电厂完成了#3、#4机组的DCS改造工程。
本文就是结合这两台机组的改造过程和实际运行中所遇到的问题，对DCS系统在提高电厂自动化水平方面的作用和改造中的应用与经验进行了一些探讨。
2 高井热电厂DCS改造工程情况概述
高井热电厂#3、#4机组DCS系统应用了北京和利时系统工程股份有限公司的MACSⅡ分布式控制系统，该系统主要由网络、工程师站、操作员站、系统服务器、现场控制站、通信控制站等部分组成，其基本的体系结构如下图所示：
MACS系统的网络由上到下分为监控网络、系统网络和控制网络三个层次，监控网络实现工程师站、操作员站、高级计算站与系统服务器的互连，系统网络实现现场控制站与系统服务器的互连，控制网络实现现场控制站与过程I/O单元的通讯。在系统配置上，高井电厂#3、#4机组DCS系统分别设置了操作员站5台、工程师站1台、通讯站1台、服务器两台(双冗余配置)、现场控制站9套(#10~#18站)、继电器柜3套、电源分配柜1套及控制室大屏幕2台，监控层和系统层均采用双冗余的10M/100M高速以太网结构，每个现场控制站分设两台双冗余控制器，以保证系统运行的可靠性。工程师站和操作员站以Windows NT 4.0 Workstation SP6为系统平台，服务器采用Windows NT 4.0 Server操作系统，操作软件采用了和利时公司的MACS2001操作员站程序。
MACS系统可由多组服务器组成，由此将系统划分成多个域，每个域可由独立的服务器、系统网络SNET和多个现场控制站组成，完成相对独立的采集和控制功能。域有域名，域内数据单独组态和管理，域间数据可以重名。各个域可以共享监控网络和工程师站。而操作员站和高级计算站等可通过域名登录到不同的域进行操作。高井电厂DCS系统以机组为单位划分域进行控制，每台机组划分为一个域，域与域之间相互独立并可实现互相监视，考虑到改造初期运行人员对新的系统和运行方式需要有一段适应的时间，为了防止误操作的发生，域间操作功能暂时没有开放。
按功能划分，高井热电厂DCS系统由数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、数字电液调节系统(DEH)和汽轮机危急遮断系统(ETS)组成。根据按系统分站的原则将#11~#13站分为SCS站，#14站为FSSS站，#15站为DAS站，#16~#17站为MCS站，#18站为DEH及ETS站，#10站为电气控制站。其中DEH及ETS系统单独立项，是配合汽轮机主机更换工程进行的，由哈尔滨汽轮机厂自控公司设计并供货，由和利时公司进行硬件成套，作为DCS的子系统集成入DCS系统中，ETS系统的设计按照国家电力公司审议的《老厂自动化技术改造导则》中的要求，单独设立两路冗余的PLC控制器进行控制。
#3、#4机组单独设立了DCS电子间，所有的现场控制站、继电器柜、电源分配柜和服务器集中放置在电子间中，现场测量信号和设备控制指令通过电缆由就地接入电子间中，经过现场控制站的I/O单元完成A/D、D/A转换，控制器按照预先组态好的控制方案，根据现场信号及操作员站下达的指令，通过计算完成控制逻辑，并将数据通过系统网络上传至监控层操作员站显示。拆除了原控制室中的操作盘、台，除保留少数重要参数的常规仪表和部分光字牌信号以外，大部分常规显示仪表、操作器、操作开关、调节器、用于搭接控制逻辑的常规继电器等都予以拆除，系统运行参数及报警信号的监视和设备的操作及控制方案改由DCS完成。原常规继电器式汽机保护系统全部拆除，所有现场跳闸信号均通过端子板接入ETS柜，控制逻辑由PLC组态实现，出于安全性考虑保留保护硬投切开关，置于控制室中。在控制室常规仪表盘上加装DEH后备手操盘，作为紧急情况下的备用操作手段。对现场设备进行了有针对性地改造，对不能满足DCS控制要求的设备进行了更换。
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